一种金属管棒类件热流道分段加热装置

技术领域

本发明涉及钢/铝/铜丝绳浇铸索具加热装置技术领域，特别是一种金属管棒类件热流道分段加热装置。

背景技术

利用冷浇树脂或热浇高温金属液方式将钢/铝/铜丝绳与索接头浇铸连接成的索具通常称为“浇铸索具”，因耐热、强度与性能好的特点热浇“浇铸索具”广泛用于矿山、重载机械结构等领域。由于热浇“浇铸索具”索具浇铸过程中受浇铸温度与索接头预热影响浇铸索具存在大量疏松、缩孔等铸造缺陷导致浇铸质量不稳定，同时钢/铝/铜丝绳经历高温影响后力学性能明显下降，服役使用时常在钢/铝/铜丝绳与索接头浇铸连接处即“浇铸接头”失效。

热浇“浇铸索具”制造工序多且繁琐复杂，其中采用明火加热方式预热索接头容易使预热温度过高使钢/铝/铜丝绳受高温影响力学性能下降更为严重，而温度过低时高温金属液过冷快速凝固易产生较多疏松、气孔等缺陷影响浇铸接头质量，因此精准控温预热索接头是提高索具质量的关键。针对索接头预热问题，现有改进措施为：采用传统电阻炉直接预热，显著提高了控温精确性，但也由此带来两个问题：一是加热效率低，加热时间长，导致金属丝高温氧化严重；二是设备较大，操作不便，难以实现顺序凝固。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属管棒类件热流道分段加热装置，通过该装置不仅能够精准、快速预热索接头，且分段控温实现高温金属液顺序凝固，对提高浇铸索具性能与质量稳定性具有重要意义。

本发明的技术方案是：

一种金属管棒类件热流道分段加热装置，包括旋转轴、热流道加热器、分段炉罩、固定底座、索接头冒口、索接头及电源及温控系统，具体结构如下：固定底座顶部设有分段炉罩，固定底座与分段炉罩通过旋转轴铰接，实现分段炉罩的固定与闭合；分段炉罩包括上分段炉罩、下分段炉罩，热流道加热器包括上部热流道加热器、下部热流道加热器，上分段炉罩内设置上部热流道加热器，下分段炉罩内设置下部热流道加热器，热流道加热器与电源及温控系统连接；上下设置的索接头冒口、索接头位于热流道加热器与分段炉罩形成的内腔中，索接头冒口、索接头与热流道加热器、分段炉罩同轴布置，位于同一中心线上。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，热流道加热器为钛/钢/铝/铜套与热流道加热管组合而成，钛/钢/铝/铜套为两个对开的半圆柱环构成，同时在半圆柱环内壁或外壁开设均匀排布首尾依次对接的U型槽，热流道加热管镶嵌于U型槽中形成盘管结构；热流道加热管与钛/钢/铝/铜套嵌套连接，热流道加热管设置在钛/钢/铝/铜套内壁或外壁。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，热流道加热器选择热导性好的钛、钢、铝或铜材质，基于加热工件尺寸仿形设计钛套或钢套或铝套或铜套，热流道加热管嵌入装配至钛/钢/铝/铜套形成仿工件结构的钛/钢/铝/铜套热流道加热器。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，上分段炉罩、下分段炉罩均为两个对开的中空半圆柱环构成，上分段炉罩、下分段炉罩的中空内腔分别设置上部热流道加热器、下部热流道加热器，上部热流道加热器、下部热流道加热器分别通过螺丝与上分段炉罩、下分段炉罩固定，热流道加热器与分段炉罩之间填入保温棉阻隔热量向外传递，提高加热效率与保温性。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，旋转轴通过合页与分段炉罩连接，上分段炉罩、下分段炉罩的两瓣结构相对应的一侧外壁之间分别通过合页连接，旋转轴分别穿设于上下两个合页中间的通孔，旋转轴上带有外螺纹，通过外螺纹安装可调长螺母与微调螺母，可调长螺母位于上下两个合页之间，微调螺母位于下部合页以下，以调整上分段炉罩、下分段炉罩间距。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，固定底座为圆环结构上对称开设腰圆形孔，固定底座通过其上的腰圆形孔与操作台固定连接，整体热流道分段加热装置通过固定底座安装于操作台上。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，圆环结构上还开设有一个槽口。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，上部热流道加热器与索接头冒口相对应，单独为索接头冒口加热。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，下部热流道加热器与索接头相对应，单独为索接头加热。

所述的金属管棒类件热流道分段加热装置，电源及温控系统设有上部热流道加热器温控表、下部热流道加热器温控表，上部热流道加热器温控表分别通过线路与上分段炉罩的两瓣结构连接，下部热流道加热器温控表分别通过线路与下分段炉罩的两瓣结构连接，上部热流道加热器温控表、下部热流道加热器温控表分别单独精准控制索接头冒口与索接头加热。

本发明热流道分段加热装置的设计原理是：

本发明装置主要包括：固定底座、分段炉罩、旋转轴、钛/钢/铝/铜套热流道加热器、电源及温控系统，采用热流道加热方式精准控温、快速高效地对钢/铝/铜丝绳浇铸接头快速预热，提高操作效率的同时减少钢/铝/铜丝绳金属丝长时间高温后导致的力学性能衰减及表面氧化；通过分段式加热对不同分区控温冷却，实现浇铸接头顺序凝固的目标，使气体充分逸出并提高冒口补缩能力，从而有效提高浇铸索具质量。

本发明结合钛/钢/铝/铜等金属材料热导性好、加工性好与热流道加热器快速、高效发热以及成形性好等优点，根据工件形状及加热特点一体或多段式加工制造相应尺寸的钛/钢/铝/铜套并嵌套入热流道加热器，从而实现快速、高效及分段加热的目标。

本发明装置基于索接头形状以钛/钢/铝/铜等热导性好的材质设计热流道分段加热器，不仅能够精准、快速预热索接头，且分段控温方式实现高温金属液顺序凝固，从而大大提高浇铸质量。

与现有装备相比，本发明的优势非常显著，主要体现在如下优点及有益效果：

1)可以快速、高效加热，精准控温：传统索具浇铸，采用明火对浇铸接头预热时容易使钢/铝/铜丝绳过热，使其力学性能下降；本发明装置中热流道钛/钢/铝/铜套与索接头紧密贴合加热速率快、效率高实现快速加热与精准控温。

2)可以分段/多段加热实现金属液顺序凝固：传统索具浇铸后自然冷却，冒口补缩能力差，索具往往存在大量疏松、缩孔；本发明装置采用分段式加热，索具浇铸后保持冒口持续加热提高冒口补缩能力实现顺序凝固，有效提高浇铸索具质量。

3)可以显著提高操作效率、人员安全性，减少人力成本：传统索具浇铸需要2～4人配合，明火预热索接头存在安全隐患，且金属液体浇入接头时产生对人体有害的气体。本发明装置，只需1人远程操控，操作简单、效率高、安全性好。

4)可以小型化、集成化自动控制：传统预热方法为人工操作，装备体积大，难以集成化控制；本发明加热装置体积小巧，操作简单，成本低廉，适用装备小型化、集成化自动控制，优点明显。

5)本发明热流道分段加热装置小巧、易维护、加热速率快效率高，且控温精准、升温快速，能够根据工件形状或加热条件灵活设计热流道加热器，特别是对于提高浇铸索具性能与质量稳定性具有重要的价值。

附图说明

图1：本发明热流道加热器结构示意图；图中标记：1为钛/钢/铝/铜套，2为热流道加热管。

图2：本发明一种金属管棒类件热流道分段加热装置展开图；图中标记：3为旋转轴，4为上部热流道加热器，5为分段炉罩(51上分段炉罩、52下分段炉罩)，6为下部热流道加热器，7为固定底座(71腰圆形孔，72槽口)，8为索接头冒口，9为索接头，10为上部热流道加热器温控表，11为下部热流道加热器温控表。

图3：本发明一种金属管棒类件热流道分段加热装置后视图；图中标记：12为合页，13为可调长螺母，14为微调螺母。

具体实施方式

以下描述中，为透彻理解本发明实施案例而非限定所提出的特定结构、技术类的具体细节。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护范围。

如图1～图3所示，本发明提出一种金属管棒类件热流道分段加热装置，主要包括固定底座7、分段炉罩5(上分段炉罩51、下分段炉罩52)、旋转轴3、钛/钢/铝/铜套1、热流道加热器(上部热流道加热器4、下部热流道加热器6)、电源及温控系统，具体结构如下：固定底座7底部与操作台固定连接，固定底座7顶部设有分段炉罩5，固定底座7与分段炉罩5通过旋转轴3铰接，实现分段炉罩5的固定与闭合；分段炉罩包括上分段炉罩51、下分段炉罩52，上分段炉罩51内设置上部热流道加热器4，下分段炉罩52内设置下部热流道加热器6，上部热流道加热器4、下部热流道加热器6分别与电源及温控系统连接。上下设置的索接头冒口8、索接头9位于热流道加热器与分段炉罩5形成的内腔中，索接头冒口8、索接头9与热流道加热器、分段炉罩5同轴布置，位于同一中心线上。

如图1所示，热流道加热器为钛/钢/铝/铜套1与热流道加热管2组合而成，钛/钢/铝/铜套1为两个对开的半圆柱环构成且内壁或外壁开设均匀排布首尾依次对接的U型槽，热流道加热管2嵌入并环绕钛/钢/铝/铜套1形成盘管结构。热流道加热管2与钛/钢/铝/铜套1嵌套连接，可根据传热效率或装配要求，将热流道加热管2可设置在钛/钢/铝/铜套1内壁或外壁。热流道加热器可选择钛、钢、铝或铜等热导性好的材质，可根据传热效率或经济成本选择相应材质，基于加热工件尺寸仿形设计钛套或钢套或铝套或铜套，然后选择合适功率的热流道加热管嵌入装配至钛/钢/铝/铜套形成仿工件结构的钛/钢/铝/铜套热流道加热器；

分段炉罩5，上分段炉罩51、下分段炉罩52均为两个对开的中空半圆柱环构成，上分段炉罩51、下分段炉罩52的中空内腔分别设置上部热流道加热器4、下部热流道加热器6，上部热流道加热器4、下部热流道加热器6分别通过螺丝与上分段炉罩51、下分段炉罩52固定，热流道加热器与分段炉罩5之间塞入保温棉阻隔热量向外传递；分段炉罩5基于加热分区布置，主要起到固定热流道加热器与分段保温作用，分段炉罩5与热流道加热器预留足够空间填充保温材料，根据热流道加热器相应设计分段炉罩5；

旋转轴3，通过合页12与分段炉罩5连接，上分段炉罩51、下分段炉罩52的两瓣结构相对应的一侧外壁之间分别通过合页12连接，旋转轴3分别穿设于上下两个合页12中间的通孔，旋转轴3上带有外螺纹，通过外螺纹安装可调长螺母13与微调螺母14，可调长螺母13位于上下两个合页12之间，微调螺母14位于下部合页12以下，以适当调整上分段炉罩51、下分段炉罩52间距，旋转轴3与分段炉罩5连接处设置螺母(可调长螺母13、微调螺母14)实现分段加热区间的距离可灵活调整；

固定底座7为圆环结构上对称开设腰圆形孔71，固定底座7通过其上的腰圆形孔71与操作台固定连接，整体热流道分段加热装置通过固定底座7安装于操作台上；另外，圆环结构上还开设有一个槽口72，索接头9下面有很长的钢丝绳，设置槽口72是为了方便安装带钢丝绳的索接头9；

上部热流道加热器4，与索接头冒口8相对应，单独为索接头冒口8加热；

下部热流道加热器6，与索接头9相对应，单独为索接头9加热；

电源及温控系统，采用多通道、闭环反馈精确控温，能够根据浇铸接头/工件分段控制保温炉各区温度，实现浇铸接头/工件快速预热及顺序凝固目标，提高冒口补缩能力；上部热流道加热器温控表10分别通过线路与上分段炉罩51的两瓣结构连接，下部热流道加热器温控表11分别通过线路与下分段炉罩52的两瓣结构连接，上部热流道加热器温控表10、下部热流道加热器温控表11分别单独精准控制索接头冒口8与索接头9加热；

如图1-图3所示，本发明热流道分段加热装置的安装步骤如下：

装置主体由固定底座7、分段炉罩5、旋转轴3、上部热流道加热器4、下部热流道加热器6、电源及温控系统等组成，固定底座7与操作台固定连接；分段炉罩5内分别安装上部热流道加热器4、下部热流道加热器6，并塞入保温棉阻隔热量散失；分段炉罩5外侧安装合页12，通过旋转轴3连接固定底座7与分段炉罩5，尤为重要的是上部热流道加热器4、下部热流道加热器6与分段炉罩5、索接头9同轴布置，位于同一中心线上；最后对上部热流道加热器4、下部热流道加热器6接入电源，利用上部热流道加热器温控表10、下部热流道加热器温控表11分别独立精准控制上部热流道加热器4、下部热流道加热器6的温度。

实施例结果表明，本发明装置与传统人工操作方法相比，不仅提高了操作效率、操作安全性以及减少人力成本，而且可以有效提高浇铸索具性能和质量稳定性，优势明显。本发明装置具有普适性，既可以用于上述钢/铝/铜丝绳索具快速预热，还可以用于其它快速、高效加热装备。